I hverdagen måler vi avstander i form av meter, føtter, miles, millimeter osv. Men hvordan vil du uttrykke avstanden mellom to gener på et kromosom? Alle standard måleenheter er altfor store og gjelder egentlig ikke genetikken vår.
Det er der enheten centimorgan (ofte forkortet til cM) kommer inn. Mens centimorgans brukes som en avstandsenhet for å representere gener på et kromosom, brukes den også som en sannsynlighetsenhet for rekombinasjonsfrekvens.
Rekombinasjon er et naturlig fenomen (som også brukes i genteknologi) der gener blir "byttet" rundt på kromosomer under crossover-hendelser. Dette omorganiserer genene, noe som kan legge til genetisk variasjon av kjønnsceller og kan også brukes til kunstig genteknikk.
Hva er en Centimorgan?
EN centimorgan, også kjent og skrevet som en genetisk kartenhet (gmu), er hjertet en sannsynlighetsenhet. Én cM er lik avstanden til to gener som gir en rekombinasjonsfrekvens på en prosent. Med andre ord representerer en cM a en prosent sjanse at ett gen vil bli skilt fra et annet gen på grunn av en kryssende hendelse.
Jo større mengde centimorgans, jo lenger borte er genene fra hverandre.
Dette er fornuftig når du tenker på hva kryssing og rekombinasjon er. Hvis to gener er rett ved siden av hverandre, er det en mye mindre sjanse for at de kommer til å skilles fra hverandre bare fordi de er i nærheten sammen, og det er derfor prosentandelen av rekombinasjon som en enkelt cM representerer er så lav: Det er mye mindre sannsynlig å forekomme når gener er nær sammen.
Når to gener er lenger fra hverandre, aka cM-avstanden er større, betyr det at de er mye mer sannsynlig å skille seg under en kryss over hendelse, som tilsvarer høyere sannsynlighet (og avstand) representert av centimorgan enhet.
Hvordan brukes Centimorgans?
Fordi centimorgans representerer både rekombinasjonsfrekvens og genavstander, har de noen forskjellige bruksområder. Den første er å bare kartlegge plasseringen av gener på kromosomer. Forskere har anslått at en cM omtrent tilsvarer en million basepar hos mennesker.
Dette gjør det mulig for forskere å utføre tester for å forstå rekombinasjonsfrekvensen og deretter sammenligne det med genlengde og -avstand, som lar dem lage kromosom- og genkart.
Den kan også brukes på motsatt måte. Hvis du for eksempel vet avstanden mellom to gener i basepar, kan du beregne det i centimorgans og dermed beregne rekombinasjonsfrekvensen for disse genene. Dette brukes også til å teste om gener er "koblet", noe som betyr veldig tett sammen på kromosomet.
Hvis rekombinasjonsfrekvensen er mindre enn 50 cM, betyr det at genene er koblet. Dette betyr med andre ord at de to genene ligger tett sammen og "kobles" ved å være på samme kromosom. Hvis to gener har en rekombinasjonsfrekvens større enn 50 cM, så er de ikke koblet sammen og er dermed på forskjellige kromosomer eller veldig langt fra hverandre på det samme kromosomet.
Centimorgan Formula and Calculation
For en centimorgan-kalkulator trenger du verdiene til både totalt avkom og antall rekombinante avkom. Rekombinant avkom er avkom som har en ikke-foreldrenes allelkombinasjon. For å gjøre dette krysser forskere en dobbel heterozygote med en dobbel homozygot resessiv (for gener i interesse), som kalles "testeren".
La oss for eksempel si at det er en mannlig flue med en genotype JjRr og en kvinnelig flue med jjrr. Alle kvinnens egg skal ha genotypen "jr". Hannens sæd uten overgangshendelser ville bare gi JR og jr. Men takket være crossover-hendelser og rekombinasjon, kan de også potensielt gi Jr eller jR.
Så, direkte arvet foreldrenes genotyper ville være enten JjRr eller jjrr. Rekombinant avkom ville være de med genotypen Jjrr eller jjRr. Flyavkom med disse genotypene ville være rekombinant avkom siden denne kombinasjonen normalt ikke ville være mulig med mindre en crossover-hendelse hadde skjedd.
Du må se på alle avkomene og telle både den totale avkom og den rekombinante avkom. Når du har verdiene for både total og rekombinant avkom i et eksperiment du kjører, kan du beregne rekombinasjonsfrekvens ved hjelp av følgende centimorganformel:
Rekombinasjonsfrekvens = (antall rekombinante avkom / totalt antall avkom) * 100m
Siden en centimorgan er lik en prosent rekombinasjonsfrekvens, kan du også skrive den prosentandelen du får som i centimorgan-enheter. For eksempel, hvis du fikk et svar på 67 prosent, i centimorgans ville det være 67 cM.
Eksempelberegning
La oss fortsette med eksemplet som er brukt ovenfor. Disse to fluene parrer seg og har følgende avkom:
JjRr = 789
jjrr = 815
Jjrr = 143
jjRr = 137
Totalt avkom er lik alle disse avkomene som er lagt til, som er:
Totalt avkom = 789 + 815 + 143 +137 = 1,884
Rekombinant avkom er lik avkomet til Jjrr og jjRr, som er:
Rekombinant avkom = 143 + 137 = 280
Så, rekombinasjonsfrekvensen i centimorgans er:
Rekombinasjonsfrekvens = (280/1 884) * 100 = 14,9 prosent = 14,9 cM